农业气象学经典――辐射PPT课件

不同光谱成份对植物的作用是不同的。各种波长对植物 的作用如下：
1). 波长＞1.0μm的辐射，被植物吸收转化为热能，影响 植物体温和蒸腾，可促进干物质积累，不参加光合作用。
2). 1.0～0.7μm的辐射，只对植物伸长起作用，其中0.70 ～0.80μm称远红外光，控制开花与果实的颜色。
3). 0.7～0.6μm的红光、橙光可被叶绿素强烈吸收，光 合作用最强。
PAR占太阳直接辐射的比例随太阳 高度角的增加而增加，最高可达 45%。
而在散射辐射中，光合有效 辐射的比例可达60%～70%之多，
所以多云天反而提高了PAR的 比例。
平均起来，光合有效辐射占 太阳总辐射的50%比较合理。
在光合有效辐射波长范围 内，决定植物光化学反应的不 是叶片吸收了多少辐射能量， 而是吸收了多少辐射光量子个 数μEi或Ei。按光化学原理， 一个分子吸收一个光量子，可 以引起一个分子的化学反应。 即要使1 mol的化合物起反应， 则需要吸收1 Ei（爱因斯坦） 的光量子。
下垫面 黄土 灰土 黑土 浅草 麦地 森林 发射率 0.98 0.91 0.90 0.90 0.93 0.98
表中发射率是相对
而言。
A.长波 B.短波 C.任意波长
2. 普兰克第二定律
黑体发射辐射分布定律
EB
5
2hc2 exphcKT1
式中：h是普兰克常数6.63×10-34（J.s），c是光 速3×108m/s，K是波尔兹曼常数1.38×10-23(J/k)。
e=hc/λ=6.63×10-34J.S×3.0×108m/s /0.4×106m =4.97×10-19J
λ E(J) 0.4 4.97×10-19 0.5 3.97……… 0.6 3.31……… 0.7 2.87……… 0.8 2.49………
E值（kJ) ห้องสมุดไป่ตู้/J（1J能量含几个爱因斯坦）
299.2
2.自然界物体辐射特性
①辐射通量密度(radiation)：
物体在单位面积上单位时间内发射或吸收、反射、透 射的辐射能量，单位W/m2或J.m-2.s-1。
②吸收率(absorptivity)：
物体吸收的辐射
投射于物体表面的辐射
③反射率(reflectivity)：
物体反射的辐射
投射于物体表面的辐射
二、辐射的基本定律
1.基尔霍夫定律 俄国科学家基尔霍夫（Kirchhoff）发现：在
自然界中，在一定温度下，物体对某波长的吸收 率等于该物体在同温度下对该波长的发射率。
aT T
黑体吸收能力最强，那么它的反射能力就最弱
解释：为什么冬季化雪融冰要往地上一些撤土？
思考并讨论： 表2.7 不同下垫面的发射率
新雪
0.95
0.99
0.01
旧雪
0.4~0.7
0.99
0.01
金属铝箔
0.95
0.10
0.90
3. 光合有效辐射（PAR）
太阳辐射中对植物光合作用有效的光谱成分称为光合有效辐射。 PAR是Photosynthetically Active Radiation 的英文缩写。PAR的波 长范围在0.4～0.7μm,与可见光基本重合。
4). 0.6～0.5μm的光,主要为绿光,低光合作用与弱成形作 用。森林反射绿光而呈绿色。
5). 0.5～0.4μm的光主要为蓝、紫光，被叶绿素和黑色 素强烈吸收，次强光合作用。
6)．波长0.40～0.32μm的紫外辐射起成形和着色作用， 如使植物变矮、颜色变深、叶片变厚等。
7). 波长0.32～0.28μm紫外线对大多数植物有害。 8). ＜0.28μm的远紫外辐射可立即杀死植物。
因此，在研究辐射与植物 光合作用的关系时，实验所用 观测仪器宜采用光量子辐射仪， 其单位宜采用光量子通量密度 较合理。近年来一些学者作了 大量的有关“不同波长光量子 光合产量测定”的科学实验， 并从量子理论的角度加以证明 后，建议采用光合光量子通量 密度（Ei/(m2·s) 或 μEi/(m2·s））表示被植物光合 作用利用的辐射光量子数。
3.34×10-6(个爱因斯坦光量子群)
239.4 4.18…………………..
199.5 5.01…………………..
171.0 5.85…………………..
149.9 6.67…………………..
爱因斯坦和爱因斯坦值： 采用爱因斯坦值“E”作为光量 子 所 携 带 的 能 量 ， 即 1mol 光 量 子 ， 也 叫 1 个 爱 因 斯 坦 （ 6.02×1023个光量子）所携带的能量E =e×6.02×1023。1 个爱因斯坦指的是6.02×1023个光量子数。
④透射率(transmissivity)：
透过物体的辐射 t 投射于物体表面的辐射
其中 t 1
如物体不透明则 1
5） 关于黑体(a=1)和灰体(a <1)
短波
长波
下垫面
短波反射率α
长波吸收率aL
长波反射率γ L
土壤 0.05~0.40 0.90~0.98 0.1~0.02
作物植被 0.15~0.25 0.90~0.99 0.1~0.01
波粒两象性！
1、光谱 波！
c
粒！ 2、光量子（quantum)
普朗克第一定律：
ehc/
其中：h—普兰克常数,它等于6.63×10-34J.S， c—光速=3×108m/s，λ—波长 (μm)。
从公式看出：波长越短,e就越大，即：波长超 短，每个光量子所带的能量越多。
例：0.4μm是可见光中的蓝紫光，它的每个光量 子所含能量是多少？
第二章
• 辐射的基本知识
• 地面和大气辐射 • 辐射与农业
辐射
§2.1辐射的基本知识
一、辐射的基本概念
自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零 度以上,都以电磁波的形式时刻不停地向外传送热 量,这种传送能量的方式称为辐射。物体通过辐射 所放出的能量，称为辐射能，简称辐射。
辐射是以电磁波的形式向外放散的。是以 波动的形式传播能量。
光量子
CO2＋H2O
(CH2O)n＋O2↑
叶绿体
光合产量的多少与作物所吸收的辐射能的多少无关,而 与作物所吸收的光量子个数有关。
为了解植物光合作用的强弱进行的辐射强度的测量仪 器要测的是在光合有效辐射即（0.4～0.7μm波段）的光量 子数，个数越多，说明光合作用越强。
测PAR要用光量子仪测出光量子个数，测光照强度要 用照度仪测出辐射能强弱。